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Vakuum-Frischhaltegefäss
Die Erfindung bezieht sich auf ein Vakuum-Frischhaltegefäss, in dessen Deckel eine von Hand zu betätigende Membranpumpe innerhalb einer Pumpenkammer mit Ansaugventil im Kammerboden angeordnet ist, insbesondere auf solche Membranpumpen, bei welchen die Membran Kegelform besitzt und nach ihrem Aussenrand hin dünn verlaufend und nach der Mitte hin verstärkt ausgebildet ist und sich das von der Pumpenkammer nach aussen führende Auslassventil um den gesamten Membranumfang erstreckt.
Bei den bekannten Vakuum-Frischhaltegefässen dieser Art hat sich der Nachteil herausgestellt, dass bei den für die Membran in Frage kommenden Werkstoffen ein sogenannter kalter Fluss des Materials nicht vermieden werden kann. Hiedurch wird imBetrieb der Pumpe mehr oder weniger schnell die Lagerung des Membranrandes an dem Umfangsrand der Pumpenkammer nachteilig beeinflusst und auch die Membran selbst in ihrer Form verschlechtert.
Es ist auch bereits bekannt, bei solchen Membranpumpen, deren Membran mit ihrem Aussenrand fest und dicht im Pumpengehäuse angebracht ist, den äusseren Membranrand mit einem ringsum laufenden Verstärkungswulst zu versehen, um ein Herausgleiten der gespannten Membran aus den sie haltenden Ele-
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undherauszudrückende Luft muss daher durch gesonderte, ventilgesteuerte Durchlässe meistens im Mittelteil der Membran geführt werden.
Dem gegenüber ist es Zweck der Erfindung, bei einer vollständig geschlossenen Kegelmembran das durch den Membranumfang gebildete Auslassventil für die im Pumpraum komprimierte Luft besonders betriebssicher auszubilden und gleichzeitig dazu zu benutzen, die bei der Betätigung der Pumpe eintre- tende Radialbewegung des äusseren Membranrandes zu begrenzen.
Dies wird durch die Erfindung dadurch erreicht, dass das bewegte Ventilelement des Auslassventils durch einen an dem äusseren Umfangsrand der Membran ausgebildeten, ringsum laufenden Verstärkungs- wulst gebildet ist, der in einer die Pumpenkammer umgebenden Nut in radialer Richtung der Membran beweglich, aber in die Pumpenkammer abdichtendem Zustand gehalten ist.
Durch die Erfindung ergibt sich weiter der besondere Vorteil, dass bei der Ruhestellung der Membran, sei es in ungespanntem Zustand oder in gespanntem Zustand, der äussere Umfang der Membran keiner wesentlichen Druckwirkung ausgesetzt ist, so dass am äusseren Umfang der Membran die Abdichtung der
Pumpenkammer durch Alterungserscheinungen u. dgl. der Membran nicht beeinträchtigt wird. Ein wei- terer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei der Betätigung der Membran diese an ihrem Aussenrand freien Spielraum hat, so dass eine Stauchung der Membran in radialer Richtung nicht eintritt und deshalb die Membran auch über lange Zeit ihre Form und Elastizität voll beibehält.
Durch das radial bewegte wulstförmige Ventilglied ist auch der zum Öffnen des Ventiles erforderliche Über- druck im Inneren der Pumpenkammer wesentlich herabgesetzt, so dass eine derartige Pumpe zu einem wesentlich besseren Endvakuum führt als eine Pumpe der bekannten Art.
In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die die Pumpenkammer umgebende Nut nach der
Pumpenkammer zu durch eine ringförmige Wand und nach oben durch einen den Wulst der Membran in der Nut haltenden Ring abgeschlossen, und die Oberkante der Ringwand liegt höher als die wirksame Un- terkante des Halteringes. Es wird hiedurch auch bei einer energischen Betätigung der Membranpumpe ein
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ständiger, dichter Verschluss der Pumpenkammer am äusseren Membranrand sichergestellt. Ausserdem wird durch diese Anordnung die zwischen der Membran und der Pumpenkammerwandung gebildete Dichtungsfläche auf einen verhältnismässig kleinen Ringbereich begrenzt. Hiedurch wird der auf die gesamte Membranoberfläche wirkende Aussendruck auf eine kleine Dichtungsfläche übertragen und dadurch der Dichtungsdruck wesentlich erhöht.
Es hat sich hiebei noch der überraschende Vorteil herausgestellt, dass durch den erhöhten Dichtungsdruck nicht allein die Dichtung sicherer wird, sondern auch der zwischen dem Material der Membran und des Pumpengehäuses eintretende, unvermeidliche chemische Angriff nicht eintritt, weil die für diesen Angriff erforderliche Feuchtigkeit und Luft nicht zur Dichtungsfläche gelangen können.
Eine besonders sichere Halterung der Membran an ihrem Aussenrand wird dadurch erreicht, dass der Haltering nach unten und innen mit einem hülsenförmigen Ansatz versehen ist, der hinter den Verstärkungswulst der Membran greift.
In besonders vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung sind zwei Membranpumpen im Deckel des Vakuum-Frischhaltegefässes zur Gegentaktbetätigung nebeneinander angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass die aufgebrachte Arbeitsleistung bei Betätigung der Pumpe voll ausgenützt werden kann, während bei einer einfachen Pumpe die erforderliche Rückholung der Membran unerlässlich ist.
Für die Gegentaktbetätigung kann zwischen den beiden Membranpumpen ein Stegteil aus dem Werkstoff des Deckels gelassen sein, auf dem sich eine an den Betätigungsknöpfen der beiden Membranpumpen angreifende Wippe aufsetzt. Zweckmässig ist dann diese Wippe mit einem sich auf den Stegteil aufsetzenden elastischen Fuss versehen. Hiedurch kann die Wippe bei weitgehend ausgepumptem Vakuumgefäss dem auf beiden Membranen lastenden Luftdruck nachgeben und dadurch denMembranen gleichzeitig gestatten, sich mit ihren Randteilen an den Boden des Pumpengehäuses anzuschmiegen, um am Membranrand einen sicheren, luftdichten Abschluss zu erzeugen.
In vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung ist in dem Stegteil zwischen den beidenMembranpumpen eine die Deckelwandung durchsetzende Lufteinlassöffnung angebracht, während sich der Wippenfuss als Dichtungselement in jeder Wippenstellung dichtend und abhebbar auf diese Öffnung setzt. Zur Erzeugung eines gleichmässigen Auflagedrucks des Dichtungselementes auf der Lufteinlassöffnung kann der Wippenfuss als Block aus weichem, elastischem Material hergestellt und an seiner Unterseite entsprechend der Wippenbewegung abgerundet sein.
Um ein einfaches Öffnen der Lufeinlassöffnung zu ermöglichen, kann die Wippe seitlich verkantbar an denBetätigungsknopfen derbeidenMembranpumpen angreifen und einen sich in ihrer Längsrichtung erstreckenden, nach oben vorstehenden Verstärkungs-und Betätigungssteg tragen.
Zwei Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung beispielsweise dargestellt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung mit einer einzigen Membranpumpe ;
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ordnetenMembranpumpenö Fig. 4 verdeutlicht die Gegentaktbetätigung der Membranpumpen ; die Fig. 5 und 6 enthalten Teildarstellungen der Ausführungsform nach Fig.'3.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 besitzt die Membran 1 an ihrem Umfang einen ringsum laufenden Wulst 4. Dieser Wulst 4 ist in der Weise über den Pumpraum 3'durch den Haltering 5 gehalten, dass in der höchsten Ansaugstellung der Membran 1 diese noch mit leichtem Druck auf dem Rand 3 aufliegt. Der Abstand des Innenrandes des Halteringes 5 und des Pumpraumrandes 3 ist so bemessen, dass noch ein leichtes Schlüpfen des Membranaussenrandes gewährleistet ist. Der Innenrand des Halteringes 5 ist dabei in seinem Profil als nach unten und aussen hinter den Wulst 4 greifende Nase 10 ausgebildet.
Zur Erleichterung des Luftaustrittes aus demPumpraum 3'sind im Membrankörper in bekannter Weise Aussparungen 2 vorgesehen.
Das pilzförmige Ansaugventil 7, das im Boden des Pumpraumes 3'gelagert ist, wird in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung durch ein Halteblättchen 8 leicht angedrückt.
Die Arbeitsweise der Membranpumpe nach der Erfindung ergibt sich besonders deutlich aus der Darstellung der Fig. 2, die die Pumpe nach Fig. 1 in eingedrückte Zustand wiedergibt. Die im Pumpraum 3' in der Darstellung der Fig. 1 enthaltene und gegebenenfalls aus dem Vakuumgefäss über das Ansaugventil 7 angesaugte Luft wird beim Eindrücken der Membran 1 zwischen dem Pumpenrand 3 und demRandteil der Membran 1 hindurchgepresst und strömt entsprechend dem in Fig. 2 gezeigten Pfeil um den Aussenwulst 4 der Membran 1 und durch Öffnungen in dem Haltering 5 nach aussen. Es ist aus der Darstellung der Fig. 2 deutlich zu erkennen, wie die Membran 1 nur auf dem Pumpraumrand 3 aufliegt, während die untere Fläche der Membran 1 in ihrem mittleren Bereich von der Pumpraumbodenwandung frei liegt.
Durch die verringerte Auflagefläche wird erreicht, dass der relative Auflagedruck bei gleichen Voraussetzungen wie
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bisher um ein mehrfaches grösser wird, in dem Mass nämlich, wie die Auflagefläche verkleinert wird. Es wird dadurch die Betriebssicherheit durch wesentlich bessere Abdichtung selbst bei kleinen Druckdifferenzen erheblich erhöht. Ferner wird durch die verkleinerte Auflagefläche der Membran 1 erreicht, dass gewisse Unebenheiten, z. B. hervorgerufen durch den Angriff des Membranmaterials (Polyvinylchlorid), an dem Material der Pumprawnbodenwandung (Polystyrol) oder irgendwelche Verunreinigungen keine undichtenStellen mehr erzeugen.
Die Erfindung bietet ferner den Vorteil, dass an der verkleinerten Auflagefläche der Membran der Auflagedruck so hoch ist, dass der für den chemischen Angriff des Membranmaterials an dem Material der Bodenwandung des Pumpraumes 3 notwendige Luftsauerstoff keinen Zutritt mehr hat, während an denjenigen Stellen, die der Luftsauerstoff erreichen kann, keine Berührung zwischen Membran und Bodenwandung besteht.
In der Ausführungsform nach den Fig. 3 - 6 sind in dem Deckel 16 des Vakuumfrischhaltegefässes zweiMembranpumpennachFig. l und 2 nebeneinander zurGegentaktbetätigung angebracht. Die Membra- nen 11 und 11'entsprechen in ihrem Aufbau und ihrer Halterung der Membran 1 nach den Fig. 1 und 2.
Auch die Betätigungsknöpfe 19 und 19'der Membranen 11 und 11'können in gleicher Weise ausgebildet und angebracht sein wie dies in Fig. 1 und 2 für den Betätigungsknopf 9 gezeigt ist.
Die Gegentaktbetätigung der beiden Membranpumpen erfolgt in dieser Ausführungsform der Erfindung mittels einer Wippe 20, die nach ihren beiden Enden hin mit gabelförmigen Teilen 21 und 21'un- ter die Betätigungsknöpfe 19 und 19'der Membranen 11 und 11'greift. In ihrem Mittelteil trägt die Wippe 20 einen nach oben ragenden Verstärkungssteg 22, während sie in ihrem Mittelteil nach unten hin mit einem Wippenfuss versehen ist. Dieser Wippenfuss besteht aus einem aus dem Material der Wippe 20 gebildeten randförmigenTeil 23, innerhalb dessen ein Block 24 aus weichem elastischem Material angebracht ist. Dieser Block 24 sitzt als Wippenfuss auf einem zwischen den beiden Membranpumpen stehenge bliebenen Stegteil 25 des Deckels 16.
In dem Stegteil 25 ist eine den Deckel 16 durchsetzende Lufteinlassöffnung 26 angebracht, die nach aussen hin durch den kissenartigen Fussblock 24 der Wippe abgedeckt ist. Um eine sichere Abdeckung der Lufteinlassöffnung jederzeit zu gewährleisten, ist der kissenartige Fussblock 24 an seiner Unterseite entsprechend der Wippenbewegung abgerundet, wie dies insbesondere aus den Fig. 3 und 4 deutlich hervorgeht. Der Radius dieser Abrundungen 27 ergibt sich aus dem tatsächlichen Mittelpunkt der Wippbewegung, wodurch bei Betätigung der Wippe 20 der kissenartige Wippenfuss 24 mit seiner unteren Fläche in steter Berührung mit der Lufteinlassöffnung 26 abrollt.
Bei zunehmendem Unterdruck im Behälter werden die Membranen 11 und 11'der heiden Pumpen gleichmässig nach unten eingezogen, wodurch der kissenartige Wippenfuss 24 zusätzlich auf die Öffnung 26 gepresst wird. Diese Erscheinung kann durch die Erfindung zur Erhöhung der Betriebssicherheit dadurch ausgenutzt werden, dass der Anpressdruck des Wippenfusses 24 von der Druckfläche der Membranen 11 und 11'der Pumpen abhängig gemacht wird und ein möglichst hohes Übersetzungsverhältnis zwischen der Fläche der Öffnung 26 und der wirksamenMembranfläche der Pumpen gewählt wird. Je kleiner die Öffnung 26 und je grösser die Membranfläche gewählt wird, desto grösser wird der relative Anpressdruck des Wippenfusses 4.
Sehr umfangreiche Versuche mit Lufteinlassventilen verschiedenster Bauart haben immer wieder bestätigt, dass nur dann hinreichende Betriebssicherheit erzielt wird, wenn der Schliessdruck derartiger Ventile sehr hoch ist. Es ist daher ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass ohne jegliche Beeinträchtigung der Betriebsweise und ohne nennenswerten Aufwand ein überaus betriebssicheres Einlassventil durch die Erfindung ermöglicht wird.
Das Öffnen des Lufteinlassventiles geschieht, wie in Fig. 6 veranschaulicht, in sehr einfacher Weise dadurch, dass mittels des Daumens in Richtung des Pfeiles 28 gegen den Verstärkungssteg ? 2 der Wippe 20 gedrückt wird. Hiedurch wird der kissenartige Wippenfuss 24 quer zu seiner Schaukelbewegung verkantet und bildet gegenüber dem Stegteil 25 einen Spalt 29, durch den die Luft zur Einlassöffnung 26 und durch diese in das Gefässinnere gelangt. Wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich, kann gemäss der Erfindung die Kraft zum Öffnen des Lufteinlassventiles 26 durch Bemessung der Breite des kissenartigen Wippenfusses 24 eingestellt werden, ohne den Auflagedruck zu verändern.
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